JPH1043902A - ドラム加工装置及び加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真円度を向上させることができるドラム加工
装置及び方法を提供する。 【解決手段】 被加工物（固定ドラム２）を保持して一
体に回転する主軸２１の回転角を検出する回転角検出器
２４と、被加工物の周面にバイト３９を当接させて被加
工物の周面を加工する切削メカ機構部３０と、主軸２１
に対する被加工物における切削周側面の振れを検出する
振れ検出器４１とを設け、一次旋削された被加工物の周
振れを各回転角毎に補正する指令を切削メカ機構部３０
に与えて周振れによる加工誤差を無くすようにして加工
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＡＴやＶＴＲ等
で磁気テープ上に信号を磁気記録・再生する回転ヘッド
ドラム装置等に使用されるドラムを切削加工するための
装置及び加工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＤＡＴやＶＴＲ等では磁気テープ上に信
号を磁気記録・再生する手段として回転ヘッドドラム装
置が使用されている。

【０００３】図８は回転する磁気ヘッド１によりヘリカ
ルスキャン記録を行う一般的な回転ヘッドドラム装置の
一例を示すものである。この回転ヘッドドラム装置は、
装置本体（不図示）に取り付けられる固定ドラム２と、
磁気ヘッド１を取り付けて一体に回転する回転ドラム３
とで構成されている。また、固定ドラム２の外周には、
磁気テープＴが走行する方向に沿ってテープ案内用のリ
ード面４が設けられている。そして、この回転ヘッドド
ラム装置では、リード面４に沿わせて磁気テープＴの一
部を回転ドラム３と固定ドラム２のテープ走行面８に巻
き付けた状態にして斜めに走行させ、このとき回転ドラ
ム３の磁気ヘッド１が磁気テープＴをヘリカルスキャン
することにより、情報の記録、再生を行う。

【０００４】また、固定ドラム２には、図９に示すよう
に、その中心に軸孔２ａが形成されているとともに、こ
の軸孔２ａの上下に軸受６を固定するための軸受内径部
７ａ及び７ｂが形成されている。その軸孔２ａには、軸
受内径部７ａ及び７ｂに固定されている軸受６を介して
回転軸５が回転可能に取り付けられている。そして、こ
の構造では、安定したテープ走行を実現するのに、軸受
内径部７ａとテープ走行面８とのあいだに高い精度の同
軸度が要求される。このため、通常、固定ドラム２は、
ドラム単品の最終旋削工程において、軸受内径部７ａと
テープ走行面８を同時に旋削加工することにより精度を
得ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た回転ヘッドドラム装置における固定ドラム２には、例
えば図１０及び図１１に示すように、回転ドラム３を回
転するためのモータ部品等を組み込むための穴９やザグ
リ穴１０、タップ１１の他に、配線を引き出すための切
り欠き１２等が形成されており、これらは旋削加工時に
バランスの悪くなる構造となっているものがほとんどで
ある。このため、薄肉部と厚肉部において、切削抵抗に
よる弾性変形のスプリングバックの量の不均一により、
また切欠部による断続切削によってテープ走行面８の真
円度が悪化する。

【０００６】図１２は従来における固定ドラム加工用の
一般的なドラムリード加工機の構成を概略的に示してい
る図である。このドラムリード加工機５０はＮＣ工作機
械（Numerical Control Machinetool）であり、モータ
５１の駆動によりＸ軸（紙面上における水平方向）と沿
う方向に移動されるＸスライダ５２と、モータ５３の駆
動によりＺ軸（紙面上における上下方向）と沿う方向に
Ｘスライダ５２と共に移動されるＺスライダ５４と、Ｘ
スライダ５２上に取り付けられたバイトホルダ５５，５
６、及びターニングユニット５７と、固定ドラム２の回
転角に同期させてターニングユニット５７を上下の方向
に高速にスライドさせるモータ５８等で構成されてい
る。また、バイトホルダ５５，５６，ターニングユニッ
ト５７には、切削用のバイト５９，６０，６１がそれぞ
れ取り付けられている。

【０００７】そして、このドラムリード加工機５０で
は、固定ドラム２をドラムリード加工機５０側の主軸２
１で中心を保持し、その後、その主軸２１に取り付けら
れているモータ６３を回転させると主軸２１と共に固定
ドラム２も一体に回転する。また、この固定ドラム２の
回転角に同期させてターニングユニット５７を高速にス
ライドさせると、固定ドラム２の周面における旋削加工
を行うことができる。

【０００８】しかしながら、このドラムリード加工機５
０では、固定ドラム２の回転角に同期させてターニング
ユニット５７のＹ軸スライダ６５を高速にスライドさせ
るため、図１３に示すように、一回転中、特にリターン
部６４Ａ及び入口部６４Ｂにおいて切削抵抗力のベクト
ルが急激に変化することによって、テープ走行面８の真
円度が低下する。その図１３は回転ドラム２の周側面展
開図であり、図１４はテープ走行面８の真円度Ｓ１を実
際に測定した値である。なお、図１４において、１目盛
りは０．４μｍで、また同図中の符号（Ａ）は削り残し
バルジ６６範囲、（Ｂ）は最外径範囲である。この測定
した値からも、従来の固定ドラム２では、１回転中にお
いて、回転中心からテープ走行面８までの距離に各部位
でバラ付きが多く見られ、真円度が低下していることが
分かる。

【０００９】また、テープ走行面８は、各回転角におい
て、ターニングユニット５７のスライダ６５の位置は一
定であり、従って図１５に示すように、仮にＹ軸スライ
ダ６５の軸方向真直度が完全に真直でない場合（通常、
完全に真直ではなく、１μｍ以下程度の振れがある）
は、真直からのズレ分が真円からのズレとして転写され
ることになる。すなわち、図１６に示す固定ドラム２の
テープ走行面８を切削加工する場合について見ると、Ｙ
軸スライダ６５の軸方向真直度が完全に直線でなく、バ
イトホルダー３７を介して移動されるバイト６１が図１
５の符号，の部分に対して外側に膨らむように符号
，で示す部分にうねりδを生じさせるような動きを
した場合では、固定ドラム２の周面においても、図１６
及び図１７中に同じ符号を付して示す部分にそれぞれ対
応するズレが転写されることになる。なお、図１５中に
おいては、左側の部分にバイト６１のＸ軸軌跡６７を拡
大図示している。また、図１６は固定ドラム２の展開図
であり、図１７は回転ドラム２の上部端面図である。

【００１０】さらに、固定ドラム組立工程において、図
９に示す圧入側の軸受６を圧入後、すきまばめ側に接着
剤を流し込み、その後、一定時間一定温度に加熱保持し
て接着剤を硬化させる工程があるが、この時、切削加工
時の残留応力が開放し、歪みが生じて同軸度が悪化する
ことがある。加えて、上記何れかまたはその複合作用に
より、見かけの同軸度が低下し、磁気テープＴがテープ
走行面８に貼り付いてハンチングを起こす等、磁気テー
プＴの走行に悪影響を及ぼすことがあった。

【００１１】上記のような現象は同一ワーク（固定ドラ
ム２）においては再現性が高いが、ワーク相互間の変形
量、変形方向は必ずしも一定でない。上記の問題を解決
する手段としては、図１２における一般的なドラムリー
ド加工機において、Ｘスライダ５２を固定ドラム２の回
転角に同期させて半径方向に往復運動させＸスライダ５
２を固定した状態で切削した場合の真円からのズレ量分
を反対方向にオフセットしてやれば良いことになる。す
なわち、図１８中に斜線を付して示す部分９はＸスライ
ダ５２を固定した状態で切削した場合に真円からのズレ
が生じている部分である。そこで、上記部分９のズレ量
分を反対方向にオフセットさせると、図１９に示すよう
に部分９のズレ量を無くした真円度の高い固定ドラム２
を得ることができる。なお、図１９中に斜線を付して示
す部分１０は、部分９のズレ量をＸスライダ５２で数値
的に補正された部分で、この補正部分１０は部分９に対
応している。

【００１０】しかしながら、従来のドラムリード加工機
では、上記ズレ量を検出する検出手段が加工機上にな
い。このため、オフセット量を一定にしてしまうと、変
形量、変形方向が必ずしも一定でないので、ワークによ
っては満足な精度が得られない場合がある。また、Ｘス
ライダ５２には主軸２１の回転角に同期して主軸２１の
回転軸方向に往復運動するターニングユニット５７及び
他のバイトホルダ等が搭載されているため、重く慣性が
大きくなる。このため、機構上、例えば毎分１２０回転
以上に回転させて高速加工を行うというようなことが困
難であった。

【００１４】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は真円度を向上させることができる
ドラム加工装置を提供することにある。他の目的は真円
度を向上させることができるドラム加工方法を提供する
ことにある。さらに、他の目的は、以下に説明する内容
の中で順次明らかにして行く。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ドラム加工装置としては次の技術手段を講
じたことを特徴とする。すなわち、被加工物を保持して
一体に回転する主軸及び前記主軸に回転力を付与する駆
動部とを有した被加工物保持回転手段と、前記主軸の回
転角を検出する回転角検出器と、前記被加工物の周面に
当接されて前記被加工物の周面を切削加工する刃を先端
に有して前記回転軸と直交する方向に往復移動可能な切
削工具手段と、前記主軸に対する前記被加工物における
切削周側面の振れを検出する検出手段と、前記検出手段
で検出された前記被加工物の周振れを各回転角毎に補正
する指令を前記切削工具手段に与えるとともに、前記主
軸の回転角に同期させて前記切削工具手段を前記主軸と
直交する方向に往復運動させて前記被加工物を再度切削
加工する指令を与える制御部とを備えてなる構成とした
ものである。

【００１６】また、ドラム加工方法としては次の技術手
段を講じたことを特徴とする。すなわち、主軸と共に被
加工物を保持して一体に回転する主軸の回転角を検出す
る回転角検出器と、前記主軸と共に回転する前記被加工
物の周面に刃を当接させて前記被加工物の周面を加工す
る切削工具手段と、前記主軸に対する前記被加工物にお
ける切削周側面の振れを検出する検出手段とを設け、前
記切削工具手段により一次旋削された前記被加工物の周
振れを各回転角毎に補正する指令を前記切削工具手段に
与えて前記周振れによる加工誤差を無くすようにして加
工するようにしたものである。

【００１７】これによれば、まず被加工物を一次旋削し
たのち、次いで主軸を例えば２０ｒｐｍ程度でゆっくり
と回転させて一次旋削された部分の周振れを検出手段に
より各回転角毎に検出する。次に、検出手段により検出
された検出結果に基づいて切削工具手段を制御し、一次
旋削された被加工物の周面を各回転角毎に補正しながら
旋削する。これにより、周振れによる加工誤差を無くし
た精度の良い回転ドラムを得ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態例と
して示すＶＴＲ用ドラムリード加工機の全体構成配置図
である。なお、図１において、図８乃至図１９と同一符
号を付したものは図８乃至図１９に対応するものであ
る。

【００１９】図１において、被加工用の固定ドラム２は
ドラムリード加工機側の主軸２１で中心が保持され、こ
の主軸２１と一体に回転される。この主軸２１は歯付き
タイミングベルト２２を介してモータ２３に接続されて
おり、モータ２３の回転により主軸２１と固定ドラム２
は一体に回転する。また、主軸２１には回転角検出器２
４が取り付けられている。

【００２０】次に、リード加工機側の構成について説明
すると、このリード加工機は、コンピュータが組み込ま
れていて加工機全体を数値制御するＣＮＣ（Computerri
zedNumerical Control）２５と、回転角検出器２４によ
り検出された主軸２１の回転角位置信号をＣＮＣ２５を
介して受け、その位置信号に同期させて同期指令信号を
出力する信号処理部２６と、信号処理部２６からの指令
信号を増幅してピエゾ素子２８に電圧を出力するドライ
バ２７と、後述する振れ検出器４１からのデータを演算
して信号処理部２６に固定ドラム２の周振れを打ち消す
指令データを送るパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の
上位装置２９と、ピエゾ素子２８の伸縮により切削バイ
トを微小に変位させるメカ機構部３０と、主軸２１で保
持されている固定ドラム２の周面の振れを検出する振れ
検出器４１等で構成されている。また、本形態例での振
れ検出器４１は渦電流変位計を使用しているが、渦電流
変位計でなくても差し支えないものである。また、振れ
検出器４１で検出された信号は検出器アンプ４２で増幅
されて上位装置２９に入力される。そして、上位装置２
９は、ＣＮＣ２５からの検出スタート信号により振れデ
ータの読み取りを開始する。

【００２１】図３乃至図５は、メカ機構部３０の詳細を
示すもので、図３はその側面図、図４はその一部破断し
た上面図、図５はその一部破断した正面図である。図３
乃至図５において、このメカ機構部３０は、リード加工
機のターニングユニット５７のスライダ６５の先端部に
ベース３２を装着しており、このベース３２上には小型
のスライドガイド３３，３４が取り付けられている。そ
して、ピエゾ素子２８が信号処理部２６からの指令信号
をドライバ２７を介して受信して伸縮すると、その変位
はピエゾアクチュエータの駆動部に固定された板バネ３
５等を利用した継手３６を介してスライドガイド３３，
３４上のプレート４０，バイトホルダ３７、切削用のバ
イト３９の順に伝達され、切削刃であるバイト３９を高
速で往復移動させる。このとき、ピエゾ素子２８の駆動
周波数が高く、かつ駆動部分のイナーシァが小さいた
め、主軸２１の例えば毎分３００回転以上の高速回転時
にも追従して加工することが可能となる。なお、バイト
ホルダ３７上には切削用のバイト３９が取り付けられて
いて、このバイト３９で固定ドラム２の周側面を旋削加
工する。これにより、ＶＴＲの回転ドラム装置における
固定ドラム２の走行面８を回転軸に対して半径方向に微
調整しながら加工することができる。

【００２２】図２は本形態例装置における要部動作を示
す流れ図である。そこで、図２の流れ図を用いて図１，
図３乃至図５に示した本形態例におけるＶＴＲ用ドラム
リード加工機の動作を次に説明する。

【００２３】まず、個々のワークである固定ドラム２の
主軸２１に対する振れを調べるために、バイトホルダ３
７は固定した状態でテープ走行面８を一次旋削する（ス
テップＳ１）。

【００２４】一次旋削が終了すると、主軸２１は定位置
で一旦停止し、次に主軸２１を２０ｒｐｍ程度でゆっく
りと回転させる。このとき、振れ検出器４１が固定ドラ
ム２との距離に応じた信号を検出アンプ４２に出力して
おり、検出アンプ４２はこれを増幅する。そして、ＣＮ
Ｃ２５からの検出スタート信号により上位装置２９は増
幅信号の読み取りを開始する。このとき、上位装置２９
は主軸２１に取り付けられた回転角検出器２４の位置信
号をＣＮＣ２５の回路より検出しており、このタイミン
グでレーザ変位計のデータを取り込み、各回転角におけ
る振れ量を得る（ステップＳ２）。

【００２５】次に、上位装置２９は、この振れ量に対
し、各回転角における振れを打ち消すようなメカ機構部
３０の動作量データを直ちに演算し、信号処理部２６に
補正用指令データとして転送する（ステップＳ３）。転
送が完了すると、信号処理部２６は準備完了信号をＣＮ
Ｃ２５へ出力し、二次旋削（仕上げ旋削）を開始する
（ステップＳ４）。

【００２６】二次旋削が開始されると、信号処理部２６
はＣＮＣ２５の回路より回転角検出器２４の位置信号を
検出しており、これに同期させて上記上位装置２９によ
り作成、転送された補正用指令データに対応する指令信
号をドライバ２７に出力する。すると、ドライバ２７は
指令信号を増幅してピエゾアクチュエータに出力し、ピ
エゾ素子２８を伸縮させる。このとき、ピエゾアクチュ
エータ内部には位置検出用の歪みゲージセンサが内蔵さ
れており、指令値との偏差はドライバ２７に帰還し補正
されるクローズドループ制御となっている（ステップＳ
５）。

【００２７】そして、ピエゾ素子２８が指令により伸縮
すると、その変位はピエゾアクチュエータの駆動部に固
定された板バネ３５を利用した継手を介してスライドガ
イド３３，３４上のプレート４０，バイトホルダ３７，
切削用のバイト３９の順に伝達される。このとき、ピエ
ゾ素子の駆動周波数が高く、かつ駆動部分のイナーシア
が小さいため、主軸２１の例えば３００ｒｐｍ以上の高
速回転にも追従して加工することが可能となる。なお、
バイトホルダ３７上には切削用のバイト３９が取り付け
られていて、このバイト３９で固定ドラム２の周側面を
旋削加工する。これにより、ＶＴＲの回転ドラム装置に
おける固定ドラム２のテープ走行面８を回転軸に対して
半径方向に微調整しながら加工することができる。この
ようにして回転ドラム２のテープ走行面８の真円度と、
軸受内径部７ａに対する同軸度を向上させることによ
り、ビデオテープのハンチングを防止する回転ヘッドド
ラム装置を製造することが可能となる。

【００２８】図６及び図７は、本発明を使用して加工さ
れた固定ドラム２と従来技術で加工された固定ドラム２
の場合について、軸受内径部７とテープ走行面（リード
外径）との同軸度を実際に測定した結果を示したもので
ある。なお、図６及び図７において、１目盛りは０．４
μｍで、符号１０８は固定ドラム２のリード外径（テー
プ走行面８の外径）、符号１０９は固定ドラム２の軸受
内径（軸受内径部７ａの内径）である。この図６及び図
７を比較して見ると分かるように、本発明を適用した図
７に示す固定ドラム２では、図６に示す従来の固定ドラ
ム２に比べて、一回転中において、中心からテープ走行
面８までの距離にバラ付きが無く、同軸度が向上されて
いることが分かる。

【００２９】なお、この形態例では切削工具を微小変位
させる駆動手段として、ピエゾ素子２８を利用するユニ
ットの場合について説明したが、ピエゾ素子２８の代わ
りに超磁歪材（TERFENOL-D）を利用しても全く同様の効
果が得られるものである。この場合、アクチュエータの
全長に対する変位量がピエゾ素子２８に比べて大きいた
め、ユニットを小型化することが可能である。また、固
定ドラム２の主軸２１に対する振れを検出する手段とし
て無接触で検出することができる渦電流変位計を利用す
る場合について説明したが、例えば電気マイクロ等、接
触式の検出器を用いても差し支えないものである。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
回転ドラムの外周面と軸受内径等の同軸度、すなわち真
円度を向上させることができるドラム加工装置及び加工
方法を得ることができる等の効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態例として示すＶＴＲ用ドラム加
工機の全体構成配置図である。

【図２】同上加工機の要部動作を示す流れ図である。

【図３】本発明の加工機におけるメカ機構部の側面図で
ある。

【図４】本発明の加工機におけるメカ機構部の上面図で
ある。

【図５】本発明の加工機におけるメカ機構部の正面図で
ある。

【図６】本発明の効果と比較する無補正時の同軸度を示
す図である。

【図７】本発明のリード加工機で切削した補正後の固定
ドラムの同軸度を示す図である。

【図８】一般的な回転ヘッドドラム装置の一例を示す側
面図である。

【図９】一般的な回転ヘッドドラム装置における固定ド
ラムの縦断側面図である。

【図１０】一般的な回転ヘッドドラム装置における固定
ドラムの上面図である。

【図１１】一般的な回転ヘッドドラム装置における固定
ドラムの側面図である。

【図１２】一般的なリード加工機の構成配置図である。

【図１３】一般的な回転ヘッドドラム装置における固定
ドラムの周側面展開図である。

【図１４】従来における加工方法で形成した固定ドラム
真円度の測定データである。

【図１５】従来における固定ドラムにおける加工ズレが
発生する過程を説明する図である。

【図１６】従来における固定ドラムにおける加工ズレが
発生する過程を説明する図である。

【図１７】従来における固定ドラムにおける加工ズレが
発生する過程を説明する図である。

【図１８】従来における固定ドラムにおける加工ズレを
補正する方法を説明する図である。

【図１９】従来における固定ドラムにおける加工ズレを
補正する方法を説明する図である。

【符号の説明】

２ 固定ドラム（被加工物） ３ 回転ドラム ４ リード面 ７ 軸受内径部 ８ テープ走行面 ２１ 主軸 ２４ 回転角検出器 ２８ ピエゾ素子 ３０ メカ機構部（切削工具手段） ３７ （バイト）ホルダ ３９ 切削用のバイト ４１ 振れ検出器

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を保持して一体に回転する主軸
   及び前記主軸に回転力を付与する駆動部とを有した被加
   工物保持回転手段と、 前記主軸の回転角を検出する回転角検出器と、 前記被加工物の周面に当接されて前記被加工物の周面を
   切削加工する刃を先端に有して前記主軸と直交する方向
   に往復移動可能な切削工具手段と、 前記回転軸に対する前記被加工物における切削周側面の
   振れを検出する検出手段と、 前記検出手段で検出された前記被加工物の周振れを各回
   転角毎に補正する指令を前記切削工具手段に与えるとと
   もに、前記主軸の回転角に同期させて前記切削工具手段
   を前記主軸と直交する方向に往復運動させて前記被加工
   物を再度切削加工する指令を与える制御部、 とを備えたことを特徴とするドラム加工装置。
2. 【請求項２】 前記切削工具手段を前記主軸と直交する
   方向に往復移動させる駆動手段としてピエゾ素子を用い
   た請求項１に記載のドラム加工装置。
3. 【請求項３】 前記切削工具手段を前記主軸と直交する
   方向に往復移動させる駆動手段として超磁歪材を用いた
   請求項１に記載のドラム加工装置。
4. 【請求項４】 前記回転角検出器として渦電流変位計を
   用いた請求項１に記載のドラム加工装置。
5. 【請求項５】 被加工物を保持して一体に回転する主軸
   の回転角を検出する回転角検出器と、 前記主軸と共に回転している前記被加工物の周面に刃を
   当接させて前記被加工物の周面を加工する切削工具手段
   と、 前記主軸に対する前記被加工物における切削周側面の振
   れを検出する検出手段とを設け、 前記切削工具手段により一次切削された前記被加工物の
   周振れを各回転角毎に補正する指令を前記切削工具手段
   に与えて前記周振れを無くすことを特徴とするドラム加
   工方法。
6. 【請求項６】 前記切削工具手段の刃を前記被加工物に
   当接させる駆動手段としてピエゾ素子を用いた請求項５
   に記載のドラム加工方法。
7. 【請求項７】 前記切削工具手段の刃を前記被加工物に
   当接させる駆動手段として超磁歪材を用いた請求項５に
   記載のドラム加工方法。
8. 【請求項８】 前記回転角検出器として渦電流変位計を
   用いた請求項５に記載のドラム加工装置。
9. 【請求項９】 磁気テープを案内するためのリード面と
   テープ走行面を周側面に有してなる磁気記録再生機用回
   転ヘッドドラムを前記被加工物として加工するようにし
   た請求項５に記載のドラム加工方法。